TRATAMENTO ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

Aula 6 – Lagoas aeradas facultativas

Introdução

A lagoa aerada facultativa é utilizada quando se

deseja ter um sistema predominantemente aeróbio,

e de dimensões mais reduzidas que as lagoas

facultativas ou o sistema de lagoas anaeróbias

seguidas por lagoas facultativas.

Grade

Fase

Sólida Fase

Sólida

Cx de

areia

Medição

de vazão Lagoa Aerada Facultativa

Princípio de funcionamento

A principal diferença entre este tipo de sistema e uma lagoa facultativa convencional é que o oxigênio, ao invés de ser produzido por fotossíntese realizada pelas algas, é fornecido por aeradores mecânicos.

Estes constituem-se de

equipamentos providos de

turbinas rotativas de eixo vertical

que causam um grande

turbilhonamento na água através

de rotação em grande

velocidade.

Princípio de funcionamento

O turbilhonamento da água facilita a penetração e

dissolução do oxigênio. Tendo em vista a maior

introdução de oxigênio na massa líquida do que é

possível numa lagoa facultativa convencional, há

uma redução significativa no volume necessário

para esse tipo de sistema, sendo suficiente um

tempo de detenção hidráulica variando entre 5 a

10 dias, e como conseqüência, o requisito de área

é menor.

Princípio de funcionamento hi

gra

.com

.br

Aerovor modelo

"Embarcado com

Bomba Submersa"

realiza a oxigenação

Intensiva e produção

de micro bolhas. aero

vor.co

m.b

r

Descrição do Processo

O grau de energia introduzido na lagoa através dos

aeradores é suficiente apenas para a obtenção de

oxigênio, porém não é suficiente para a

manutenção dos sólidos em suspensão e bactérias

dispersos na massa líquida. Portanto ocorre

sedimentação da matéria orgânica formando o

lodo de fundo que será estabilizado

anaerobiamete como em uma lagoa facultativa

convencional.

Descrição do Processo

A lagoa aerada pode ser utilizada quando se deseja um sistema predominantemente aeróbio e a disponibilidade de área é insuficiente para a instalação de uma lagoa facultativa convencional. A lagoa aerada pode também ser uma solução para lagoas facultativas que operam de forma saturada e não possuem área suficiente para sua expansão.

O tempo de detenção na lagoa é de ordem de 5 a 10 dias, requisito de área é bem menor.

Critérios de Projeto

O dimensionamento das lagoas aeradas facultativas

é similar ao as lagoas facultativas. Não é

considerado neste caso a taxa de aplicação

superficial (pois o processo não depende de

fotossíntese).

Critérios levados em conta:

Tempo de detenção;

Profundidade.

Critérios de Projeto

Tempo de detenção

O tempo de detenção deve ser adotado de forma a

permitir uma remoção satisfatória da DBO. De

maneira geral, adotam-se valores variando de:

t = 5 a 10d

Critérios de Projeto

Profundidade

A profundidade da lagoa deve satisfazer os seguintes critérios:

• Compatibilidade com o sistema de aeração;

• Necessidade de uma camada aeróbia de aproximadamente 2m para oxidar os gases de decomposição anaeróbia do lodo de fundo.

Adota-se H na faixa de:

H = 2,5 a 4,0 m

Estimativa da Concentração Efluente

de DBO

A estimativa da concentração efluente de DBO segue um procedimento similar ao utilizado para as lagoas facultativas o regime hidráulico deve ser levado em consideração.

O efluente das lagoas aeradas facultativas é constituído de matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e matéria orgânica em suspensão (DBO particulado).

DBOtotal = DBOsolúvel + DBOparticulado

DBO solúvel

A estimativa do DBO solúvel efluente é feita utilizando-se

as mesmas apresentadas para as lagoas facultativas.

O valor do coeficiente de remoção K é, no caso das

lagoas aeradas facultativas mais elevado.

Valores típicos situam-se na faixa:

K = 0,6 a 0,8 d-1

O valor de S0 (Concentração de DBO) a ser adotado nos

cálculos depende da atividade anaeróbia qual é

função da temperatura do líquido.

DBO particulada

Para se calcular a DBO particulada do efluente da

lagoa aerada facultativa, é necessário que se

estime a concentração de sólidos em suspensão

no efluente da lagoa, já que a DBO particulada é

causada exatamente pelos sólidos suspensos.

A quantidade de sólidos em suspensão no meio

líquido é função do nível de turbulência introduzido

pelos aeradores. Isso é avaliado através do

conceito de densidade de potência.

DBO particulada

A densidade de potencia representa a energia introduzida pelos aeradores por unidade de volume do reator, sendo obtida por meio da fórmula.

ɸ = Pot / V Onde:

ɸ = densidade de potência ( W/m3 )

Pot = Potência instalada (W)

V = Volume do reator (m3 )

DBO particulada

Estimativas de valores

Densidade da

potência (W/m3 )

SS

(mg/l)

0,75 50

1,75 175

2,75 300

Quanto maior a densidade da

potencia, maior a quantidade

de sólidos em suspensão.

A intensidade da mistura

depende do número e

distribuição dos aeradores e

no tamanho e geometria da

lagoa.

DBO particulada

As lagoas aeradas facultativas trabalham com baixa

densidade de potencia pois um dos seus objetivos é

possibilitar a sedimentação dos sólidos. Os valores

situam-se na faixa de:

Densidade de potência: ɸ = 0,75to 1,50 W/m3

A concentração de SS no efluente pode ser

controlado reduzindo o número de aeradores. A

faixa de SS situam-se:

SS efluente: 50 a 100mg/l

Requisitos de Oxigênio

A quantidade de oxigênio a ser fornecida pelos

aeradores para a estabilização aeróbia da

matéria orgânica é usualmente igual à DBO total

última afluente. Adota-se DBOu / DBO5 entre 1,2 e

1,5.

A quantidade a ser fornecida de oxigênio pode ser

adotada como:

RO =a.Q.(S0 – S)/100

RO = Requisito de Oxigênio (kgO2 /d)

a = coeficiente, variando de 0,8 a 1,2 (kgO2

/kgBDO5 )

Q = vazão afluente (m3 /d)

S0 = Concentração de DBO total (solúvel +

particulado) Afluente (g/m3 )

S = concentração de DBO solúvel efluente (g/m3 )

1000 = conversão de Kg pra g

Sistema de Aeração

Os seguintes aspectos devem ser levados em consideração:

• Os aeradores devem ser distribuídos homogeneamente pela zona aerada da lagoa.

• No caso das lagoas predominantemente retangulares, pode-se ter um maior número de aeradores mais potentes na região próxima à entrada, onde a demanda de oxigênio é superior.

• Aeradores contíguos devem ter sentidos de rotação opostos, isto é, um deve ter o sentido horário e o outro anti-horário.

Sistema de Aeração

• Caso se deseje uma menor perda de sólidos no efluente, a região final da lagoa poderá ficar sem aeradores, de forma a garantir melhores condições de sedimentabilidade.

• Deve-se ter um mínimo de 2 aeradores em lagoas pequenas.

• Os dados do fabricante devem ser consultados com relação à profundidade recomendada da lagoa, zona de influência de cada aerador eficiência de oxigenação.

Sistema de Aeração

• Zona de mistura: Área na qual

é garantida mistura do líquido,

propiciando a manutenção do

sólidos em suspensão.

• Zona de oxigenação: Área na

qual é garantida a difusão de

oxigênio no meio líquido, mas

não a mistura.

Há dois tipos de área de influência de um aerador.

Sistema de Aeração

Faixa de

potência dos

aeradores

(CV)

Profundidade

normal de

operação (m)

Diâmetro de influencia (m) Diâmetro da

placa anti-

erosiva Oxigenação Mistura

5 – 10 2,0 - 3,6 45 – 50 14 – 16 2,6 - 3,4

15-25 3,0 – 4,3 60 – 80 19 – 24 3,4 – 4,8

30 – 50 3,8 – 5,2 85 – 100 27 – 32 4,8 – 6,0

Valores aproximados para as faixas de operação de

aeradores mecânicos, em função da sua potencia. Como

pode ser observado, a área de influência de cada

aerador em termos de oxigenação é bem superior à

área de mistura.

Requisitos energéticos

A energia necessária para o suprimento dos requisitos dos aeradores é calculada com base no consumo de oxigênio (RO). O parâmetro que converte consumo de oxigênio em consumo de energia é a eficiência de oxigenação (EO) expressa nas unidades de KgO2/kWh.

Faixa padrão:

Eopadrão = 1,2 a 2,0 KgO2/kWh

Condições reais:

Eocampo = 0,55 a 0,65 da EOpadrão

Requisitos energéticos

Potencia requerida

RE = ____RO____

24. Eocampo

RE = requisitos energético (kW)

24 = conversão de dias para horas (24h/d)

RO = Consumo de oxigênio

EO = Eficiência de oxigenação

Acúmulo de Lodo

A taxa de acúmulo de lodo é da ordem de 0,03 a

0,08 m3 /hab.ano. O lodo deverá ser removido

quando a camada atingir uma espessura que

possa ser afetada pelos aeradores, ou quando a

redução do volume útil for julgada substancial

(1/3 da altura útil).

Bibliografia

Lagoas de estabilização, volume 3, Marcos Von Sperling 2ª Edição Ampliada; 2ª 2006. Editora UFMG (publicação do DESA)

Giordano,Gandhi.TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES INDUSTRIAIS. Universidade Estadual do Rio de Janeiro

Fundação Estadual do Meio Ambiente . F981o Orientações básicas para operação de estações de tratamento de esgoto / Fundação Estadual do Meio Ambiente. —- Belo Horizonte: FEAM, 2006.

Sugestão

http://www.recolast.com.br/calculolagoas.htm

Cálculo para lagoas